光电功能分析开发平台

WaveSolution

面向光电材料与器件的功能分析开发平台,致力于为光电子学、纳米光电子学、 集成光电子器件、超材料及非线性光电子学等领域的研究人员与工程师, 提供高精度、高效率、可扩展的分析开发解决方案。

1D-3D

全维建模

21

功能模块

χ²-χ⁹

非线性分析

WaveSolution 光电功能分析开发平台

系统概述

强大的FDTD求解器,构建从基础器件到复杂系统的完整分析开发流程

WaveSolution 通过将连续的时空域离散化为规则网格,逐步迭代求解麦克斯韦方程组, 实现对真实物理过程的精确仿真,是探索和解决复杂光电工程问题的有力工具。 平台具备从一维到三维的全维建模能力,集成多种材料模型与边界条件, 可精确模拟各类光电结构与器件在时域中的动态响应。

内置傅里叶变换、模式分解、远场计算、Q因子提取等高级功能, 用户可便捷获取频谱响应、谐振特性与电磁场分布信息;同时支持对称性设置, 显著提升大规模仿真的计算速度与效率。无论您研究光子晶体、超材料、集成光波导、 谐振腔,还是分析二维材料、半导体材料等光电系统,WaveSolution 都是值得信赖的仿真伙伴。

FDTD 核心求解器

时域有限差分逐步迭代求解麦克斯韦方程组,精确仿真物理过程

全三维建模能力

支持一维到三维全维建模,多种边界条件与背景材料灵活配置

丰富材料模型库

各向同性/异性、色散、非线性、磁光、有损与增益介质全覆盖

模块化后处理

FFT、模式分解、远场、Q因子等高级功能模块化集成,开箱即用

核心功能

从建模、激励到高级分析,覆盖光电仿真完整能力链

全三维建模

支持自定义三维计算区域尺寸、网格步长、边界条件(PML、周期性、对称/反对称)与背景材料, 灵活构建各类光电结构。

  • 三维计算区域自定义
  • PML / 周期 / 对称边界
  • 参数与图形实时联动

丰富材料库

涵盖各向同性/异性介质、色散材料(Drude、Lorentz)、非线性材料(二阶至九阶)、 磁光材料及有损与增益介质等多种物理模型。

  • 色散模型 Drude / Lorentz
  • 非线性 χ² 至 χ⁹
  • 磁光 / 增益介质支持

结构体建模

支持平板、圆柱、三棱柱、椭球体、圆环段等多种几何结构,并可设置周期性重复, 灵活构建从基础单元到复杂超构器件。

  • 五种参数化几何结构
  • 多方向周期性排列
  • 三维视窗实时同步显示

多样化光源

提供点源、线源、平面波、模式源(支持外部场文件导入)等多种激励方式, 满足时域与频域不同仿真需求。

  • 点 / 线 / 平面波 / 模式源
  • 外部场文件导入
  • 频率、脉宽、相位可调

频谱与模式分析

内置傅里叶变换(FFT),可提取透射/反射/吸收谱、谐振频率、品质因子(Q) 及模式场分布,深入分析器件频域特性。

  • 透射 / 反射 / 吸收谱
  • 时域与频域 Q 因子提取
  • 基频与二次谐波分析

远场与散射分析

集成近场-远场变换(NFFFT),支持雷达散射截面(RCS)、辐射方向图等远场特性计算, 适用于天线、散射体等器件评估。

  • 近场-远场变换 NFFFT
  • 雷达散射截面 RCS
  • 辐射方向图计算

仿真与可视化能力

参数与三维视窗实时联动,所见即所得的可视化建模体验

参数化建模与计算区域
参数化建模

计算区域参数化设定

仿真空间的尺寸、对称性、晶格常数、归一化波长等基础参数与图形显示区域联动, 调整参数时计算区域即时更新,可视化直观,便于设置与验证。

三维尺寸 晶格常数 网格步长 时间步长 PML 参数
平面波光源三维显示
光源激励

激励源三维动态显示

点光源、线光源、平面波光源的类型与位置参数在三维视窗中动态显示, 激励源符号与覆盖区域实时更新,方便调整与验证激发条件。

点光源 线光源 平面波 模式源
电磁场快照与场分布
场分布与后处理

电磁场快照与探测记录

支持电磁场时域快照、全场傅里叶变换输出、时域/频域探测器与能流记录, 探测区域在三维视窗中实时标记,提取特定频率下的场分布与物理量。

场快照 全场 FFT 时/频域探测器 坡印廷能流

物理量提取与分析

从谐振、散射到光力,全面揭示复杂电磁结构的物理机理

品质因子(Q)

通过谐振衰减特性或频域响应曲线拟合提取谐振频率与品质因子,评估谐振腔、微腔器件性能。

远场与 RCS

基于近场-远场变换计算雷达散射截面与辐射方向图,适用于天线、散射体等辐射与散射器件。

电磁力

基于麦克斯韦应力张量计算电磁力分布,为微纳机电系统、光镊等光力效应研究提供分析工具。

多级极子分析

支持电/磁偶极矩、四极矩、八极矩等高阶多极子计算,深入揭示辐射与散射机理。

信号能流记录

时域与频域能流(坡印廷矢量)记录,计算功率传输与损耗,揭示能量输运与时变特性。

场分布可视化与导出

提供二维、三维场图与矢量图,支持结构、场分布、激励源、探测器的图形化显示与数据导出。

典型应用场景

广泛覆盖光子学与纳米光学领域的核心研究方向

光子晶体与超材料

分析带隙特性、缺陷模、传输谱、谐振腔模式等,支持各类人工微纳结构的设计与优化。

集成光波导与耦合器

模拟模式传播、耦合效率、插入损耗、串扰等,助力高性能集成光子回路设计。

谐振腔与微腔器件

提取谐振频率、Q因子、场分布、模式体积等关键参数,评估微纳谐振器件性能。

非线性光学

模拟二阶、三阶至高阶非线性谐波产生等非线性过程,支持二次谐波与高阶谐波分析。

散射与辐射器件

计算天线方向图、RCS、局域态密度(LDOS)等,服务于天线与散射体器件研发。

功能模块体系

21 个项目卡、9 大功能分类,模块化覆盖完整仿真流程

基础设置与初始化

仿真空间、网格、时间步、边界条件等核心参数

材料与结构定义

材料属性与平板、圆柱、椭球等几何结构体定义

光源与激励

点、线、平面波、模式源等光源类型与参数

频率与显示设置

傅里叶变换频率范围、采样点数与信号显示

信号探测与分析

频域/时域探测器与能流(坡印廷矢量)记录

场分布与快照

场快照输出平面与全场傅里叶变换提取

物理量提取与分析

Q因子、远场、电磁力、多极子等物理量类

交互操作

参数的增加、删除、保存等界面按钮操作

文档与学习资源

完整用户手册与从基础到进阶的示例文件库

开启您的光电仿真分析之旅

从概念设计到性能验证,WaveSolution 助力您实现全流程高效创新

立即咨询